浅议工民建施工中深基坑支护技术

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  摘 要:工民建施工建设阶段中,深基坑支護技术的良好应用尤为重要。本文对工民建中的深基坑支护技术进行了探讨。
   关键词:工业;民用建筑;深基坑;支护技术
  
  
  Abstract: Civil engineering construction phase, the good application of supporting technology of deep foundation pit is particularly important. This paper discusses the construction of deep foundation pit supporting technology.
  Keywords: industry; civil construction; deep excavation; support technology
  中图分类号:TU74
  1 概述
  工业与民用建筑施工建设中,较多在城市环境中实施,因此包含位于交通干线要道、既有工程建筑以及管线构筑物等方位进行施工建设的问题。由此可见,做好基坑开挖尤为重要。不仅应对四周构筑物可靠安全应用给予必要保障,同时还应确保自身工程建设的优质性。通常来讲,基坑支护多为临时布设结构,倘若投资过于庞大会导致浪费问题。而支护结构不可靠,则会引发安全事故。为此,怎样合理适宜的优选支护结构,基于工业与民用建筑基坑工程核心特征做好科学设计,成为当前应主力应对的重要问题。
  2 深基坑支护应用技术与适用范畴
  深基坑支护应用种类繁多,不同技术其适用范畴有所不同。钢板桩支护,可用在工民建工程的深基坑支护施工中,操作相对简单,同时体现了良好的经济性。一般适用在软土区域。由于钢板桩自身具有一定柔性,倘若支撑操作以及设置锚拉不合理,便会导致较大变形。因而当基坑支护的总体深度为高于 7m 之下的软土层,则不应采用该支护技术。地下连续墙技术基于泥浆护壁进行分槽段的建造混凝土墙体。目前我国该项技术的施工深度可达到 80m 标准,由于连续墙体现了良好的刚性与防水效果,因此广泛适用在地下水位之下软粘土地质施工,也可位于砂土地质以及较为复杂的地区环境进行施工。柱列排桩支护技术,将桩同桩按照一定的间距进行布设,包括疏排以及密排形式。为节省工民建工程施工造价,提升操作便利性,可应用该技术进行良好的支护,提升刚度。同时各个桩中,应位于顶部浇注大截面钢筋混凝土,实现安全可靠的连结。为预防地下水井掺入颗粒由桩空隙进入坑中,应利用高压注浆方式进行桩间以及背面的处理。并配设深层搅拌桩以及旋喷桩等设备。
  土钉墙支护技术应用中,一边进行基坑开发,一边位于土坡之上进行钢筋网的良好铺设。利用混凝土喷射构成面板,进而成为加筋土挡墙,发挥良好的挡土效用。该技术适用于人工降水形成的粘性土、杂填土以及高于地下水位的土质施工。为实现经济目标,则可应用深层搅拌支护技术,应用深层搅拌装置喷射固化剂,令其同地基土良好的拌合并形成水泥土桩,在搭接以及硬化处理后,便可构成具有较大强度挡墙。不仅可起到挡土作用,同时可构成隔水帷幕,适用在较多形式平面且开挖深度有限的基坑。该支护结构的应用可实现可靠经济的处理效果。
  3 深基坑支护应用技术设计标准
  深基坑支护应用技术基本设计要求在于,不应突破承载极限,否则将导致支护结构不良变形,造成破坏,或是位移与倾倒现象,也可令开挖施工导致四周土体形成较大变形,并对环境造成影响,形成显著失稳问题。因此实践设计阶段中不应令支护结构到达极限状态。即应令其符合承载标准,实现正常的应用。在设计阶段中,应确保具有充足安全系数,不应令支护形成失稳现象。同时应控制好位移总量,确保不造成对四周建筑的破坏。应精确评估支护稳定性,对变形进行计算分析,同时应依据工民建工程四周环境,将变形限定在一定范畴之中。
  通常来讲对支护结构体系进行位移管控通常针对水平位移,这是由于水平位移更为直观,并较易进行监测。应密切关注环境条件,做好基坑安全水平的评估与研究。对基坑四周包含重要构筑物,应做好保护,并合理控制微小变形,该标准为一级基坑产生位移的要求。倘若四周空旷不需要进行保护控制,则可令位移量有所提升,同时应注重确保稳定性,该等级为三级位移标准,在两类标准之间的则是二级位移要求。
  4深基坑支护的类型
  4.1钢板桩支护
  钢板桩由带锁口或钳口的热轧型钢制成,把这种钢板桩互相连接就形成钢板桩墙,被广泛应用于挡土和截水。目前钢板桩常用的截面形式有U形、Z形和直腹板型。钢板桩由于施工简单而应用较广。但是钢板桩的施工可能会引起相邻地基的变形和产生噪声振动,对周围环境影响较大,因此在人口密集、建筑密度很大的地区,其使用常常会受到限制。而且钢板桩本身柔性较大,如支撑或锚拉系统设置不当,其变形会很大,所以当基坑支护深度大于7m时,不宜采用。如基坑周边土质较坚硬,钢板桩难以嵌入坑底以下硬层,也可适用。同时,由于钢板桩在地下室施工结束后需要拔出,因此应考虑拔出时对周围地基土和地表土的影响。
  4.2深层搅拌支护
  深层搅拌支护是利用水泥作为固化剂,采用机械搅拌,将固化剂和软土剂强制拌和,使固化剂和软土之间产生一系列物理化学反应而逐步硬化,形成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥土桩墙,作为支护结构。适用于淤泥、淤泥质土和较弱的粘土、粉质粘土、素填土以及稍密的粉土或砂土等土层,基坑开挖深度不宜大于6m对有机质土、泥炭质土,宜通过试验确定。
  4,3排桩支护
  排桩支护是指柱列式间隔布置钢筋混凝土挖孔、钻(冲)孔灌注桩作为主要挡土结构的一种支护形式。柱列式间隔布置包括桩与桩之间有一定净距的疏排布置形式和桩与桩相切的密排布置形式。
  排桩支护也可以和其它支护方式相结合,如排桩内支撑支护方案,大多用在软土层较厚、基坑深度较深的工程。其排桩大多为冲、钻孔灌注桩(桩径800~1200);内支撑系统根据平面形状有角撑式、角撑对撑式、水平拱圈式等多种布置方式。水平拱圈支撑发挥混凝土抗压强度高,抗拉强度低的特点,既经济又可提供较大的施工空间。竖向大多为单道内支撑,也有两道内支撑。支撑材料有钢梁和钢筋混凝土梁两种。
  排桩岩土拉锚支护主要适用于场地土层性能较好或软土层较薄的场地。对基坑深度较大的工程,岩土锚杆的一些参数如下:与水平夹角在15°、40°之间;长在35m以内;设计轴向抗拔力一般小于600kN;锚筋材料有钢筋或3~4条钢铰线;大多采用二次高压注浆工艺,第二次注浆压力一般大于2MPa锚索锁定时都施加预应力,施加预应力大小不等,有的达设计值的70%,有的只有设计值的30%;施加的预应力越大,限制桩顶变位效果越好,但其支护桩承受的压力越接近静止土压力。
  4.4地下连续墙
  地下连续墙是在泥浆护壁的条件下分槽段构筑的钢筋混凝土墙体,随着技术的发展和施工方法及机械的改进,地下连续墙发展到既是基坑施工时的挡土围护结构,又是拟建主体结构的侧墙,如支撑得当,且配合正确的施工方法和措施,可较好地控制软土地层的变形。
  4.5复合土钉综合支护
  复合土钉综合支护技术综合了土钉墙和深层搅拌水泥土桩或高压旋喷桩技术优点,是一种施工快速、经济实用的综合技术。土钉墙是一种边坡稳定的支护。适用于地下水位以上或经人工降水后的人工填土、粘性土和弱胶结砂土。常用在单层地下室、且淤泥层较薄、地下水较少的基坑。土钉墙施工工艺流程可以总结为:测量放样——第一层边坡开挖——人工修整——初喷射砼——钻孔——打设土钉——高压注浆——布钢筋网——复喷射砼——第二层边坡开挖。
  4深基坑支护中存在的问题
  4.1边坡修理达不到设计的规范要求
  一般深基础或地下室深基坑在开挖土方时均使用机械开挖、人工简单修坡后即开始挡土支护的混凝土初喷工序。而在实际开挖时,由于施工管理人员不到位、技术交底不明确、分层分段开挖高度不一、挖掘机械操作手的操作水平等因素的影响,使机械开挖后的边坡表面平整度、顺直度极不规则,而人工修理时不可能深度挖掘,只能就机挖表面作平整度修整,在没有严格检查验收就开始初喷,故挡土支护后的基坑边坡出现超挖和欠挖现象。
  4.2喷射混凝土厚度不够,强度达不到设计要求
  目前建筑工程基坑支护喷射混凝土常用的是干拌法喷射混凝土设备,其主要特点是设备简单、体积小,输送距离长,速凝剂可在进入喷射机前加入,操作方便,可连续喷射施工。虽然干喷法设备操作简单方便,但由于操作手的水平不同,操作方法和检查控制等手段不全,混凝土回弹严重,再加上原材料质量控制不严、配料不准、养护不到位等因素,往往造成喷后混凝土的厚度不够、混凝土强度达不到设计要求。
  4.3施工过程与设计的差异太大
  深层搅拌桩的水泥掺量常常不足,影响水泥土的支护强度。我们发现同样做法的支护,发生水泥土裂缝,有时不是在受力最大的地段,检查下来,往往是强度不足。在局部位置地面施工堆载往往大大高于设计允许荷载。施工质量差与偷工减料有关的现象也并不少见。基坑挖土是支护受力与变形显著增加的过程,设计中常常对挖土程序有所要求来减少支护变形,并进行图纸交底,而实际施工中土方老板往往不顾支护设计要注,抢进度,图局部效益。
  5 深基坑支护技术应用
  5.1 优选基坑支护方案。一般来讲,工民建工程在城市区域施工建设,应对四周住宅与地下管网以及公路进行安全保护。该类构筑物对于支护体系水平位移将产生较大影响。因此在选择支护方案阶段中,应秉承合理且经济的原则,通过细化研究、综合评估计算、进行多方案的合理选择。例如可应用桩锚支护技术,降低杂填土与旧基础以及各类管线对打桩形成的不良影响。应位于上部适宜距离应用砖混结构的支护技术以及土钉墙支护技术,通过结合应用、综合护坡,提升工民建工程安全可靠性。桩锚支护技术应用桩与锚杆存在较小变形的特征,进而可良好管控基坑边坡整体支护产生的水平位移。还可降低对周围设施以及已有建筑的不良影响,确保安全施工建设,创建文明和谐的施工环境。
  5.2 科学应用基坑支护技术,优化工民建工程施工建设效果。工民建工程建设的优质开展,应降低污染与噪音,并适宜的提升施工建设效率。为此在护坡桩施工阶段中可应用钻孔压浆,将碎石直接置于混凝土桩之中。应依据规范标准、施工建设方案与有关设计要求,参照结构轴线以及控制点位做好桩位选择,同时应获取监理人员的复核校验批准方可施工。可采用螺旋钻杆施工钻至预先明确的深度标准,而后压入水泥浆液,令其提高到高于地下水位。而后将钻杆提出,并放入钢筋笼以及骨料,由下至上进行高压补浆处理。该工艺技术需要持续且一次性的成孔,同时应多次实施高压注浆,对于复杂的地质条件均可适用。例如流沙以及卵石地质等。当螺旋钻到达设计深度标准,应进行快速的注浆处理,确保令孔壁四周地下水全面排净,并在水泥浆重力之下确保孔壁顺畅成孔,不形成坍塌问题。由于采用高压水泥浆进行护壁,不必应用大量泥浆池,因而不会形成泥浆,对于环境保护,快速施工极为有利。
  为降低工民建工程施工噪音,加快工期进度,还可应用土钉墙支护技术。施工阶段中为良好的配合开挖以及喷锚,实现同步操作,可在西侧基坑开挖阶段中,依据相关操作标准,先进行东侧的施工开挖,方便西侧土方一同操作。开挖施工的深度应符合土钉施工标准,不应高出土钉层0.3m。而在基坑水平距离15m以内可作为单位施工段。开挖施工阶段中,如果边壁部分坍塌,则应实施良好的补救处理。应位于坑壁附近做好掌控,不应超挖,确保边坡可靠稳定。进行土钉制作阶段中,为确保其顺利入土,应位于土钉相隔两米方位做好对中支架的处理焊接,构成锥形滑撬。还应确保土钉位于孔中心方位,預防偏心问题,进而提升抗拔作用。成孔施工可应用洛阳铲进行处理,确保孔径超出一百毫米。同时成孔阶段中应注重合理形成倾角与孔径。应对其深度与直径、角度实施验收核查,清晰记录施工操作,尤其应注重对隐蔽工程实施检查校验。成孔位置则应依据现实状况做合理的局部调节,存在障碍物之时,也应做好角度的良好调节。
  6 结论
  总之,工民建施工建设阶段中,深基坑支护技术的良好应用尤为重要。由于深基坑支护为临时建筑,不在建筑主体施工的范围内,为节省、降低及加快进度,业主、施工单位往往只强调基坑支护施工的临时性,而忽略了基坑支护施工的重要性、复杂性及风险性,致使深基坑施工时安全质量事故时有发生,不仅延误了工期,还造成了巨大的经济损失。我们可依据土质特征、环境条件,优选施工工艺,明确各项技术特征与适应范畴,满足技术标准,方能优化施工建设效果,确保工民建工程的优质、良好,节约成本投入,紧凑施工工期,并创设显著效益。
  
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